聚酰亚胺/氧化石墨烯复合材料的制备及其性能

以自制的氧化石墨烯(GO)为改性填料,通过原位聚合法制备了聚酰亚胺(PI)/GO复合材料,并对其形貌、结构和性能进行了表征和测试。结果表明:GO的引入未对PI结构产生破坏作用,且有效提高了PI的力学性能、热稳定性和介电性能,降低了吸水率;当GO质量分数为1.5%时,PI/GO复合材料的拉伸强度达126.9 MPa,较PI提高了55.7%;吸水率由3.65%降至0.92%,质量损失5%时的温度较PI提高了5.8℃;当GO质量分数为2.0%时,介电常数(0.1 MHz)较PI提高了83.1%。     

聚乙烯醇/氧化石墨烯纳米复合材料的制备与表征

氧化石墨烯是近几年国内外研究的热点之一。其原料易得、成本低廉、且具有良好的物理和化学性能,是一种优良的复合材料填充剂。本文首选改进的Hummers法制备氧化石墨烯,利用超声分散法制备了聚乙烯醇/氧化石墨烯纳米复合材料,使用红外光谱、扫描电镜等手段对其进行表征。结果显示,超声分散法使氧化石墨烯均匀的分散在聚乙烯醇基体中形成层离型复合材料。该方法可以用于多种水溶性聚合物。     

聚丙烯/氧化石墨烯复合材料的制备，结构及性能

以石墨、浓硫酸、高锰酸钾和双氧水等为原料,通过Hummers法制备了氧化石墨烯(GO)分散液,对其冷冻干燥得到GO粉体,将GO粉体与熔融聚丙烯(PP)树脂共混制备PP/GO复合材料,采用FTIR、AFM、TEM、XRD、DSC及导热仪和氧指数测定仪等对GO及PP/GO复合材料的结构和性能进行了表征。结果表明,GO能够以双片层形式均匀地分散在PP基体中,GO/PP复合材料具有致密均匀的微观结构,其力学性能、耐热、阻燃和热传导等性能比对照样品(单纯PP树脂)有显著提高。当GO掺量为0.4%(以PP的质量为基准,下同)时,PP/GO复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度比对照样品分别提高了29.6%、33.6%和62.7%,熔点从154.5℃提高为174.2℃,热导率提升了205.3%,极限氧指数从18.0提高到27.6。     

聚三氟氯乙烯/氧化石墨烯复合材料结晶行为及性能的研究

采用熔融共混工艺制备聚三氟氯乙烯(PCTFE)/氧化石墨烯(GO)复合材料,研究了GO含量对复合材料的结晶行为、热降解性能、力学性能与阻隔性能的影响,并分析体系性能变化的机制。结果表明：GO的加入可提高复合材料的力学强度与刚性。当GO含量为0.5%时,PCTFE/GO-0.5的拉伸强度可达45.5 MPa,较PCTFE提升了10%。当GO含量为2.0%时,PCTFE/GO-2.0的弹性模量与储能模量分别为903 MPa和21.1 GPa,分别较PCTFE提升13%和26%。复合材料的玻璃化转变温度较PCTFE升高1.7～6.1℃。力学性能的提升可归因于GO对PCTFE基体的增强作用。GO也能够作为PCTFE的异相成核剂,促进其成核,提高结晶度。GO对提升PCTFE的气体阻隔性能效果显著。随GO含量的增加,复合材料的氢气渗透系数逐渐降低。当GO含量为2.0%时,PCTFE/GO-2.0的氢气渗透系数可低至4.23×10^-15 cm³·cm/(cm²·h·Pa),较PCTFE下降22%。     

氧化石墨烯改性聚乙烯醇纤维的制备及性能研究

采用凝胶纺丝制备了氧化石墨烯(GO)改性的高强聚乙烯醇(PVA)纤维,研究了GO的含量、纺丝工艺对GO-PVA纤维性能的影响。通过红外光谱、热失重和热失重速率、差示扫描分析、X射线衍射等方法对GO-PVA纤维的结构与性能进行了研究。结果表明:GO-PVA纤维具有更好的拉伸性能,当GO质量分数在0.1%的时候,GO-PVA纤维具有最好的拉伸性能,其最大拉伸倍数、强度和模量分别为41倍、15.6 c N/dtex和185 c N/dtex,比纯PVA纤维提高了36.7%、16.4%和79.6%。     

聚吡咯/氧化石墨烯复合材料的制备及电化学性能研究

分别采用物理球磨混合法、化学原位聚合法和化学原位聚合-还原法制备了聚吡咯/氧化石墨烯混合物、聚吡咯/氧化石墨烯(PPy/GO)和聚吡咯/还原氧化石墨烯(PPy/RGO)复合材料。通过三电极测试其电化学性能(循环伏安、恒流充放电和交流阻抗)。结果表明,通过化学原位聚合法制备的PPy/GO(304. 5 F/g)比电容远高于物理混合(16 F/g)和聚吡咯/还原氧化石墨烯(126. 4 F/g)。化学法原位聚合法制备PPy/GO最佳条件是冰浴条件下和加入表面活性剂对羟基苯磺酸钠。并通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对化学原位制备的PPy/GO组成、结构和形貌进行了表征。     

聚乙烯醇/石墨烯复合材料的制备及其性能

采用超声辅助Hummers法制备了氧化石墨烯(GO),采用机械共混法,辅以化学还原法制备了聚乙烯醇(PVA)/石墨烯(RGO)复合材料,对有关产物进行了表征和测试。结果表明:适量引入RGO可有效改善PVA的力学性能、热稳定性和导电性能,当RGO质量分数为1.5%时,PVA/RGO抗拉伸强度达45.2 MPa,比PVA提高了27%,电导率比PVA提高了6个数量级;当RGO质量分数为2.0%时,PVA/RGO玻璃化温度达到85.6℃,比PVA提高了8.0℃。     

改性热还原氧化石墨烯/尼龙纳米复合材料的制备及性能

经溶液共混法成功制备了离子液体改性热还原氧化石墨烯/三元共聚尼龙(IL-TRGO/CO-PA)纳米复合材料,测试分析表明IL-TRGO能明显改善纳米复合材料的性能。XRD和SEM分析表明:当TRGO的含量不高于0.75%时,IL-TRGO片层可以均匀地分散在CO-PA基体中。DSC和TGA分析表明:IL-TRGO能够提高纳米复合材料的结晶温度和热稳定性,但降低了其玻璃化转变温度。力学性能测试表明:TRGO能够提高复合材料的力学性能,当TRGO含量为0.5%时,纳米复合材料的拉伸强度、屈服强度和断裂伸长率分别提高了82.1%、129%和22.7%;当TRGO含量为0.75%时,纳米复合材料的屈服强度提高了161.6%。     

石墨烯/酚醛复合纤维的制备及性能

石墨烯纤维是新一代柔性器件的潜力电极材料,制备同时具有良好力学性能和电化学性能的石墨烯基复合纤维是研究的重点。以改良的Hummers法制备的氧化石墨烯为基体,酚醛树脂为增强体,冰乙酸为凝固浴,通过非液晶湿法纺丝的方法制备了石墨烯/酚醛复合纤维,并对得到的石墨烯/酚醛复合纤维的表面形貌、力学性能和电化学性能进行了研究。结果表明,酚醛树脂通过氢键与石墨烯片层相结合,从而减少石墨烯片层间的堆叠,使复合纤维的表面褶皱丰富且均匀。通过调控酚醛树脂的含量,可以得到具有不同表面褶皱程度的复合纤维。随着酚醛树脂用量的增加,纺丝液浓度增大,挤出胀大现象明显,复合纤维片层间隙增大,表面沟壑加深,缺陷增加。石墨烯/酚醛复合纤维的拉伸强度随着酚醛树脂用量的增加呈现先增大后减小的趋势,酚醛树脂用量为10%时纤维的拉伸强度和拉伸弹性模量分别为65.53 MPa和672.91 MPa。得益于表面丰富均匀的褶皱,在电流密度为0.2 A/cm³时,氧化石墨烯∶酚醛为100∶10时体积比电容为583.4 F/cm³,远高于纯石墨烯纤维。     

氧化石墨烯增强环氧树脂复合材料的制备与性能

利用二乙烯三胺在氧化石墨烯(GO)表面引入氨基基团得到改性GO,然后与环氧树脂(EP)复合,制备出GO增强EP复合材料。性能测试结果表明,该复合材料具有良好的疏水性及力学性能。复合材料的吸水率随着改性GO含量增加先降低后提高,当改性GO含量为0.2%时,吸水率最低,浸泡12 d后吸水率为0.125%,与纯EP相比降低了81.48%,当改性GO含量继续增加,由于复合材料界面局部空隙的增加,吸水率反而大幅上升。复合材料的拉伸强度、冲击强度随着改性GO含量增加先提高后降低,当改性GO含量为0.05%时,拉伸强度、冲击强度最高,分别为50.94 MPa,5.78 k J/m2,相比纯EP增加了104%和90%。综合考虑,当改性GO含量为0.05%时,复合材料的分散性能、疏水性及力学性能较优。     

聚乙烯醇/壳聚糖/壳聚糖-g-氧化石墨烯复合膜的制备

以聚乙烯醇(PVA)、壳聚糖(CS)和壳聚糖-g-氧化石墨烯(CS-g-GO)为原材料,考察不同共混比下制备的PVA/CS/CS-g-GO纳米纤维膜的各项性能。首先使用扫描电镜检测薄膜的形貌,通过接触角测试检测薄膜亲水性的变化,然后采用单因素实验的方法考察不同条件对薄膜的孔隙率、水蒸气透过率、PM_2.5过滤效率的影响。结果表明,当W_CS-g-GO∶W_CS=100∶1 556,接枝率为76.04%时薄膜的各项性能较为优异,对PM_2.5的过滤效率达到最大值,为96.3%,与不含接枝物的相比,提高了5.2%。通过GO对CS的接枝改性有效的优化了薄膜的过滤效率。     

氧化石墨烯/氯丁橡胶复合材料的制备及性能研究

通过乳液复合方法制得氧化石墨烯/氯丁橡胶纳米复合材料。研究氧化石墨烯/氯丁橡胶复合材料的硫化特性,力学性能,动态力学性能,耐磨性能。采用扫描电镜研究氧化石墨烯和无机填料在橡胶基体中的分散性。结果表明,氧化石墨烯在氯丁橡胶中具有良好分散性以及改善其他无机填料的分散性,氧化石墨烯的加入可以明显改善加工安全性,提高氯丁橡胶的力学性能,提高氯丁橡胶储能模量及耐磨性。当氧化石墨烯填充量为5phr时,氧化石墨烯/氯丁橡胶的综合性能最佳。     

氧化石墨烯-壳聚糖纤维制备及其对染料吸附性能

选取壳聚糖和聚乙烯醇与氧化石墨烯共混复合,通过湿法纺丝工艺技术,制备不同氧化石墨烯含量的氧化石墨烯-壳聚糖复合纤维。利用扫描电镜和红外光谱表征了复合纤维的微观结构和化学组成,结果表明:复合纤维成形较好,氧化石墨烯与壳聚糖之间形成了稳定的氢键。通过染料吸附试验可知:氧化石墨烯可明显提高复合纤维对染料的吸附能力,当氧化石墨烯质量分数为1%时,吸附效果最理想,吸附量可达407 mg/g,有望用于印染废水的综合处理。     

聚乳酸/聚己内酯/氧化石墨烯纳米复合材料结晶性能与力学性能的研究

利用氧化石墨烯(GO)改性聚己内酯(PCL)与聚乳酸(PLA)共混,制备了PCL/PLA/GO纳米复合材料。采用DSC、XRD和POM测试手段,表征了复合材料的结晶性能,通过SEM扫描观察了纳米复合材料的微观形貌,并对复合材料的力学性能进行了测试。结果表明:随着GO含量的增加,结晶度有一定程度的提高,且晶核密度增加;GO片层穿插在PLA相中,褶皱或重叠,这跟GO的分散均匀性有关,且复合材料的拉伸强度从50.38 MPa升高到55.91 MPa,而断裂伸长率则有一定程度的降低。     

氧化石墨烯/环氧树脂复合材料特性研究

以氧化石墨烯(GO)为原料,制得氢氧化铝官能团化的氧化石墨烯(Al-GO),并与环氧树脂(EP)共混,制备了不同GO及Al-GO用量的GO/EP和Al-GO/EP复合材料。对复合材料的微观形貌进行表征,研究了填料的用量对复合材料力学性能、导热性能及玻璃化转变温度的影响。结果表明:加入Al-GO后,材料表面呈现出韧性断裂;当GO和Al-GO用量为3%时,复合材料的拉伸强度均为最大值;热导率随着填料用量增加不断提高;在Al-GO用量为3%时,复合材料的玻璃化转变温度(T_g)比纯EP提高了8℃。     

氧化石墨烯/氟橡胶复合材料的制备及性能研究

采用机械共混法制备氧化石墨烯/氟橡胶复合材料,研究复合材料的硫化特性、耐绝缘介质苄基甲苯浸渍性能、阻尼性能和物理性能,并对其加工性能进行优化。结果表明：氧化石墨烯/氟橡胶复合材料的耐苄基甲苯浸渍性能优异;氧化石墨烯能够有效增大复合材料的拉伸强度;阻尼填料受阻酚HP1098能够增大复合材料的损耗因子,扩宽阻尼温域;惰性端基液体氟弹性体能够有效提高复合材料的加工性能。     

聚偏氟乙烯/石墨烯复合材料的制备及性能研究

用溶液共混法制备出聚偏氟乙烯/氧化石墨烯复合材料(PVDF/GO),经高温热压将GO还原得到聚偏氟乙烯/还原氧化石墨烯复合材料(PVDF/rGO)。研究了填料种类及含量对复合材料电学性能、热稳定性和力学性能的影响。结果表明：随GO和rGO的添加,两种复合材料的介电常数(ε _r)均变大、介电损耗(tanδ)变化不大;低含量下GO和rGO均能提高PVDF的热稳定性,但rGO对PVDF性能的改善效果更好;随填料含量从0增加到8%(质量),100 Hz下PVDF/rGO复合材料的ε _r从3.60增加到38.30,PVDF/rGO[4%(质量)]复合材料失重率为5%的分解温度较纯PVDF提高了6.44℃。rGO增强了PVDF的刚性,PVDF/rGO复合材料的拉伸强度先增大后减小,杨氏模量逐渐增大,当rGO含量为4%(质量)时拉伸强度最大,拉伸强度和弹性模量分别较纯PVDF提高了35.30%、22.58%。但GO和rGO都降低了复合材料的击穿场强。     

十八胺改性氧化石墨烯/乳聚丁苯橡胶复合材料的结构与性能研究

以十八胺(ODA)对氧化石墨烯(GO)进行改性,采用乳液复合法制备ODA功能化GO(ODA-GO)/乳聚丁苯橡胶(ESBR)复合材料,并对其结构和性能进行研究。结果表明:ODA-GO在ESBR中的分散性良好,少量ODA-GO在ESBR中能够形成较强的填料网络;与ESBR胶料相比,ODA-GO/ESBR复合材料在0℃时的损耗因子(tanδ)增大,60℃时的tanδ减小;随着ODA-GO用量的增大,复合材料的物理性能和气密性能提高。     

表面改性对酚醛树脂/氧化石墨烯复合材料的力学性能与摩擦性能的影响

采用硅烷偶联剂KH550对氧化石墨烯(GO)进行表面改性,制备改性的氧化石墨烯(MGO),采用FTIR和XRD对MGO进行结构表征,通过共混、混炼、模压成型工艺制备酚醛树脂(PF)/MGO复合材料,研究GO的表面改性对PF复合材料的力学性能、动态力学性能和摩擦性能的影响,采用扫描电子显微镜(SEM)对复合材料的磨损表面进行形貌分析。结果表明:GO的表面改性对提高PF复合材料的力学和动态力学性能、摩擦学性能具有明显效果,相比于未改性的PF/GO复合材料,其冲击强度提高了24.32%,弯曲强度提高了10.95%,弯曲模量提高了21.21%,松弛模量提高了42.22%,形变率降低了40.79%,同时改性的PF/MGO复合材料具有较高的摩擦系数和磨损率;扫描电镜观察结果显示,复合材料的磨损表面显得平整、光滑。     

氧化石墨烯改性聚乙烯醇纳滤膜的制备及性能研究

以聚砜超滤膜为支撑层,以聚乙烯醇为分离层材料,通过向聚乙烯醇中添加氧化石墨烯,制备了氧化石墨烯改性聚乙烯醇纳滤膜。分别以氯化钠溶液和硫酸钠溶液为原料液,测试了改性纳滤膜的分离性能,并与聚乙烯醇纳滤膜进行了对比。结果表明,与聚乙烯醇纳滤膜相比,氧化石墨烯改性聚乙烯醇纳滤膜的通量有一定下降,但对盐的截留率显著提高,对硫酸钠的截留率最高达96.1%,对氯化钠的截留率在30%左右,显示出较好的分盐性能。